kurz Fyzika ve firmě v rámci projektu Inovace výuky aplikované fyziky na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity, podporovaného z operačního programu VpK Za SHM, s.r.o. RNDr. Pavel Holubář a Mojmír Jílek jr.
SHM / PIVOT představení firem SHM, s.r.o. / PIVOT a.s. / SHM Slovakia, s.r.o. Průmyslová 3 / Nádražná 329 787 01 Šumperk / 015 01 Rajec Tel.: +420 583 24 11 76 Fax: +420 583 24 13 04 e-mail: shm@shm-cz.cz e-mail: pivot@pivot.cz e-mail: shm@shm-sk.sk
1992 garážový vývoj budoucích obchodních partnerů Představení firem SHM a PIVOT - 2011
1993 založení společnosti SHM M. Jílek a P. Holubář 1995 vývoj a zahájení výroby nanokompozitních vrstev nc- (Ti 1-x Al x )N/a-Si 3 N 4 Prof. Li Shi Zhi 1996 zahájení dlouhodobé vědecké spolupráce s Prof. S. Vepřkem TU Mnichov nanokompozitní vrstvy První firma na světě s průmyslovou výrobou nc-povlaků
2002 založení společného podniku se švýcarskou firmou PLATIT AG PIVOT a.s. + 2006 založení SHM Slovakia
První nanokompozitní povlaky TiAlSiN povlaky MARWIN První patent týkající se TiAlSiN První patent týkající se rotačních katod povlaky LUBRIK povlaky ALWIN povlaky DARWIN
2004 1.etapa výstavby / 2007 2.etapa výstavby = současný stav
Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Projekt POTENCIÁL (MPO) Vástavba VaV Centra září 2011- červenec 2012
Projekt POTENCIÁL (OPPI) Výstavba VaV Centra září 2011- červenec 2012 Stavba = přibližně CZK 25 mil / Technologie = přibližně CZK 35 mil Podpora z projektu = CZK 27,5 mil (EU a MPO ČR)
51% 49% Rožnov není vazba na PIVOT a SHM
Fakta o SHM / PIVOT SHM SHM SK PIVOT rok založení 1993 2006 2002 zaměstnanci v roce založení 4 10 9 zaměstnanci 2011 77 8 54 objem výroby v hlavních segmentech 2010 3,4 mil VBD 125 tis ON*) 60 tis ON 20 PVD zařízení Objem výroby v hlavních segmentech 2011 4,2 mil VBD 150 tis. ON **) 75 tis ON 22 PVD zařízení *) v r. 2010 došlo k výraznému nárustu v povlakování nástrojů není uvedeno v tabulce **) v r. 2011 se podíl nástrojů blíží 50% ON v Kč
Projekty součást podnikatelské filozofie NACODRY Success Story Certifikace a systém řízení jakosti profesionalizace a zvyšování firemní hodnoty
Patenty, ochranné známky a publikace jako ochrana intelektuálního vlastnictví
Význam trhu v PVD povlacích Obchodní nárůst do r. 2006 Německo; r. 2000 = 100% 120 110 100 80 60 40 20 30 19 12 0 Machinery Machine tools Precision tools Surface treatment
Otázka pro německé výrobce nástrojů Představení firem SHM a PIVOT - 2011
lokální role globální role
Technologie, PVD povlaky, Nanokompozity, Aplikace PVD a CVD povlaky a technologie Jak povlak funguje a proč povlakovat Architektura a složení povlaků Technologický cyklus komplex technologie povlakovacího centra Nanokompozitní povlaky Příklady aplikací PVD povlaků SHM
OTĚRUVZDORNÉ TVRDÉ A SUPERTVRDÉ VRSTVY Rozdělení tvrdých otěruvzdorných vrstev CVD - Chemical Vapour Deposition PVD - Physical Vapour Deposition Metoda CVD je nejpoužívanější pro přípravu vrstev za vysokých teplot nad 900 o C na nástroje ze slinutého karbidu a zahrnuje povlaky obvykle na bázi TiN, TiCN a AL 2 O 3 a diamantu. Metody PVD byly vyvinuty především pro účely povlakování ocelových nástrojů za nízkých teplot - nejužívanější typy vrstev jsou TiN, TiCN, CrN, ZrN a v současné době nejúspěšnější vrstvy na bázi TiAlN a CrAlN. Dnešní sortiment různých PVD povlaků přesahuje 250 typů!
Povlakovací technologie PVD odpařování nízkonapěťovým obloukem magnetronové naprašování CVD tepelně-chemické nanášení
DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA Představení firem SHM a PIVOT - 2011 CVD (MTCVD) PVD (PACVD) soustružení frézování Zdroj: PRAMET TOOLS
DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA SKLON KE VZNIKU TRHLIN A KŘEHKÉMU PORUŠENÍ PVD MTCVD CVD 450-600 0 C 850 0 C 1100 0 C POVLAKOVACÍ TEPLOTA Zdroj: PRAMET TOOLS
Jak PVD povlak funguje a proč povlakovat? Vlastnost Tvrdost Tepelná stabilita Afinita povlaku k obrobku Tepelná vodivost Velikost 15 45 150 1100 0,05 0,8 10-50 Parametr GPa C Koeficient frikce materiál, geometrie, povlak, řezný proces W/K * m
Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT - 2011 tloušťka povlaku soustružení, VBD = 4 10 μm frézování, ON = 2 3 μm makrostruktura (μm) monovrstva, gradient, multivrstva, kombinace mikrostruktura (nm) kolumnární, fine-grade, amorfní super-mřížka, nanovrstva nanokompozit 100 nm
Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT - 2011
Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT - 2011 supermřížka (superlattice nanolayers) 50 nanohardness; [GPa] 40 TiN-CrN AlN TiN-CrN 30 20 7 nm 10 100 nm Source: 0 Nortwestern University, IL, USA 1 10 100 1000 nanolayer period [nm]
Architektura povlaku - jak povlak vypadá? TripleCoatings 3 MARWIN Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Použití: univerzální, zejména frézování kalených materiálů a soustružení TiN - Adhezní vrstva s Youngovým modulem podobným substrátu - Hladký přechod mezi substrátem a povlakem Cr AlSi Ti AlTiN - Hlavní část vrstvy s nízkým vnitřním stresem a vysokou houževnatostí - Vysoká tvrdost a odolnost vůči otěru AlTiN/SiN - Top vrstva výjimečná tepelná bariéra Al(Ti) - Vysoká tvrdost a odolnost vůči abrazi
PVD povlakovací zařízení používáná v SHM PVD proces 5x ORM 5x Pi300
Nanokompozitní povlaky 60 10 9 Hardness (GPa) 40 20 8 7 6 5 4 3 Crystallite Size (nm) 2 1 Od 1995 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Annealing Temperature ( C) 0
Nanokompozitní povlaky Žíhání při teplotě 900 o C na vzduchu, 60 min AlTiN povlak TiAlSiN (nanokompozitní) povlak Od 1995
Nanokompozitní povlaky Od 1995
Nanokompozitní povlaky Vliv obsahu kyslíku na tvrdost povlaků Obsah O 2 0,1at % Plastic Hardness [GPa] 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 [XXX] nc-tin/a-si 3 N 4 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl = 0.5-0.8 at.% Cl = 1.0-3.5 at.% nc-tin/a-si 3 N 4 /a- & nc-tisi 2 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl > 0.5 at.% nc-tin/a-si 3 N 4 /a-tisi 2 Li Shizhi 2004, Cl 0.7-1.0 at.% nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt - Centr. Cathode nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt - Planar Cathode + SiH 4 + H 2 nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt of Ti & Si in N 2 - Planar Cathode & Outgas nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt of Ti & Si in N 2 - Planar Cathode + "Ti-Si-N" Vaz et al. RMSputt + 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Oxygen Content [at%] 4 2 0 1/Coverage [Nanocrystal/Oxygen Atoms] Ref.: Prof. S. Vepřek
Od 2003 Představení firem SHM a PIVOT - 2011
E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, 24.5. 28.5.2004 Future, Challenges (AlCr)N/Si 3 N 4 (AlCr)N/Si 3 N 4 second maximum Od 2003
Future, Challenges (AlCr)N/Si 3 N 4 E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, 24.5. 28.5.2004 NEW CAMEL Diagram Cr-Al-Si-N composition Second hardness maximum Superhardness New nanocomposite New applications Od 2003
Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT - 2011
Charles Darwin ( 1809 1882) It is not the strongest species that survives nor the most intelligent but the one that will react to changes in the quickest way Nejsou to nejsilnější jedinci, kteří přežijí, ani ti nejinteligentnější, ale ti, kteří na změny reagují nejrychleji Od 2010
Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT - 2011
Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT - 2011